JP2004299984A

JP2004299984A - ディスクロール及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004299984A
Application number: JP2003096204A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nakayama; 正章中山; Hiroshi Tawara; 大示田原; Michifumi Igo; 理史井郷
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】板ガラスに対して均一に力が加わるようにすることが可能なディスクロールを提供する。
【解決手段】回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、前記ディスク材が、１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重に対する圧縮変形率が０．０５〜０．３ｍｍであることを特徴とするディスクロール。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールに関し、特に大面積の板ガラスの製造に好適なディスクロールに関する。また、本発明は前記ディスクロールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板ガラスの製造では、溶融状態から板ガラスを成形するため、また、成形された板ガラスを徐冷するための搬送機構が必要とされる。一般にこの搬送機構は搬送ロールによって構成されており、搬送ロールの一つとしてディスクロールが用いられている。
【０００３】
図１はディスクロール１０の一例を示す概略図であるが、無機繊維、無機充填材及びバインダー等を配合した水性スラリーを厚さ数ｍｍ程度の板状に成形したディスクロール用基材をリング状のディスクに打ち抜き、このディスク材１２を複数枚、回転軸となる金属製のシャフト１１に嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジ１３を介して全体を加圧してディスク材１２に若干の圧縮を加えた状態でナット１５等で固定したものであり、ディスク材１２の外周面が搬送面として機能する。
【０００４】
そして、上記のディスクロール１０は、図２に示す板ガラス製造装置１００に組み込まれ、板ガラスの成形及び搬送に用いられる。この板ガラス製造装置１００は、溶融炉１０１の線状に開口したスリット１０２からガラス溶融物１１０を連続的に排出し、この排出された帯状のガラス溶融物１１０を流下させ、流下中に冷却して硬化させることにより板ガラスを製造する装置であるが、ディスクロール１０は一対の引張ロールとして機能し、帯状ガラス溶融物１１０を挟持して強制的に下方に送出している。そのため、ディスクロール１０には、耐熱性とともに、ガラス表面を傷めないようにある程度の柔軟性を有すことが好ましく、マイカ粒子を含有させたディスクロール等が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】
特公昭５９−２８７７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ディスクロール１０は、図２に示すように、一対で板状溶融ガラス１１０を挟持して強制的に下方に送出している。しかし、帯状ガラス溶融物１１０は半固体状態であるため、表面張力により搬送面の両端部が球形になろうとするため、得られる板ガラスは中央部分が薄いまま硬化し、得られる板ガラス両端面は平坦性に劣ったものとなる。また、搬送に際してディスクロール１０の両端部のみが板ガラスと接触するようになり、板ガラスは厚い両端部への応力集中により破断を起こすこともある。
【０００６】
また、ディスクロール１０は、高温の帯状ガラス溶融物１１０と絶えず接触しているため、高温状態でガラスとの面圧を確保するため、両端部を押えることによってシャフト１１は熱による変形を起こすようになる。その結果、搬送面もシャフト１１の形状に追随した凹凸面を形成し、帯状ガラス溶融物１１０との接触が局所的となり、板ガラスの一部に応力が集中してガラス板が破断してしまったり、ガラス表面に傷を付けてしまったりする。
【０００７】
板ガラスは大面積化する傾向にあり、それに伴ってディスクロール１０の搬送面も幅広になり、シャフト１１も長尺化している。そのため、上記のような表面張力による影響及びシャフト１１の変形度合も大きくなっており、板ガラスに対して均一に力が加わるようにすることが益々困難になってきている。
【０００８】
このような問題は、特許文献１に記載の柔軟性を付与したディスクロールを含めて従来のディスクロールでは解消できていない。従って、本発明は板ガラスに対して均一に力が加わるようにすることが可能なディスクロールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に示すディスクロール及びその製造方法を提供する。
（１）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、前記ディスク材が、１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重に対する圧縮変形率が０．０５〜０．３ｍｍであることを特徴とするディスクロール。
（２）ディスク材が、無機繊維をディスク材全量の２０〜４０質量％含有し、かつ３０〜７０容量％の空隙を有することを特徴とする上記（１）記載のディスクロール。
（３）ディスク材が、マイカをディスク材全量の２０〜５０質量％含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載のディスクロール。
（４）回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールの製造方法において、無機繊維を２０〜４０質量％含有するスラリー原料を板状に成形してディスクロール用基材を得る工程と、前記ディスクロール用基材からディスク材を打ち抜く工程と、前記ディスク材を複数枚回転軸に嵌挿させ該ディスク材を固定する工程とを備えることを特徴とするディスクロールの製造方法。
（５）ディスクロール基材を得る工程を抄造法により行うことを特徴とする上記（４）記載のディスクロールの製造方法。
（６）スラリー原料が、焼成もしくは使用中の加熱により焼失する材料を３〜１５質量％含有することを特徴とする上記（４）または（５）記載のディスクロールの製造方法。
【００１０】
本発明のディスクロールは、ディスク材が上記特定の圧縮変形率を有し、ガラス溶融物や板ガラスとの接触により適度の変形を起こし、搬送面はガラス溶融物あるいは板ガラスと全面で接触するようになり、得られる板ガラスは平坦性に優れたものとなり、搬送中に破断することもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１２】
本発明のディスクロールは、その構造は従来と同様で構わず、例えば図１に示したディスクロール１０を例示することができる。本発明では、ディスク材１２が、１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重に対する圧縮変形率が０．０５〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．２ｍｍ、更に好ましくは０．１〜０．１５ｍｍとなるように構成材料を調整する。この圧縮変形率が０．０５ｍｍ未満では硬質すぎて、ガラス溶融物や板ガラスとの接触による変形が起こらない。また、この圧縮変形率が０．３ｍｍを超える場合は、ディスク材１２が柔らかすぎて耐磨耗性に劣り、所謂粉落ちを起こすようになる。
【００１３】
ディスク材１２の構成材料として無機繊維を必須とする。無機繊維は、自身が撓むことによりディスク材１２の圧縮変形に寄与する。粒子材料と比べて柔軟性が圧倒的に優れる無機繊維の種類には制限が無く、従来からディスクロールに用いられている各種無機繊維を適宜用いることができ、その例としてセラミック繊維、ムライト繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ガラス繊維、ロックウール繊維等が挙げられる。中でも、耐熱性に優れたアルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ・アルミナ繊維、シリカ繊維が好適である。これら無機繊維は、撓み易さから、平均繊維径０．５〜１０μｍ、平均繊維長１ｍｍ以上であることが好ましい。また、無機繊維は、必要に応じて２種以上を併用することができる。
【００１４】
無機繊維の含有量は、ディスク材全量の２０〜４０質量％が好ましく、２５〜３５質量％が特に好ましい。無機繊維の含有量が２０質量％未満では、自身の撓み作用が不十分で、上記の圧縮変形率の下限値を実現できない。また、無機繊維の含有量が４０質量％を超える場合は、自身の撓み作用が過大となり、上記の圧縮変形率の上限値を上回るようになる。
【００１５】
また、無機繊維を結着するために無機結合材が配合される。無機結合材として粘土、ガラスフリット、非晶質コーディライト、コロイダルシリカ、アルミナゾル、珪酸ソーダ、チタニアゾル、珪酸リチウム、水ガラス等を使用することができる。中でも、粘土は乾燥、使用部位温度毎の加熱による適度な硬化作用が得られＲ、ディスク材１２の耐摩耗性の向上と硬さのバランスを図ることができることから好ましい。また、粘土は木節粘土、蛙目粘土、耐火粘土等が挙げられるが、木節粘土はバインダー効果が高く、不純物も少ないため好ましい。粘土中に含まれる不純物は硬質なものが多く、板ガラスを搬送する際に傷付けるおそれがある。
【００１６】
また、マイカを配合することが好ましい。ディスクロールでは、図１に示すように、ディスク材１２を嵌挿するシャフト１１が金属製であるため、高温に晒されるとこのシャフト１１が熱膨張して軸方向に沿って伸びる。このとき、ディスク材１２は金属に比べて熱膨張率が低いためシャフト１１の伸びに追従することができず、ディスク材１２同士が剥離してしまう。一方、マイカは極く薄い層構造をなしており、加熱されると結晶水を放出して結晶変態を起こすが、その際層方向に膨張する傾向があり、この層方向への膨張によりディスク材１２のシャフト１１の熱膨張への追従性が高まる。このような効果を得るために、マイカの含有量をディスク材全量の２０〜５０質量％、特に２５〜４５質量％とすることが好ましい。
【００１７】
マイカとして、白マイカ（マスコバイト；Ｋ_２Ａｌ_４（Ｓｉ_３Ａｌ）_２Ｏ_２０（ＯＨ）_４）、黒マイカ、金マイカ（プロゴバイト；Ｋ_２Ｍｇ_６（ＳｉＡｌ）_２Ｏ_２０（ＯＨ）_４）、パラゴナイト、レピドナイト、フッ素合成マイカ等が使用可能であるが、上記の追従性の作用を考慮すると、結晶水の離脱が溶融ガラスの表面温度よりも低い約６００℃で起こる白マイカが好ましい。
【００１８】
また、マイカの平均粒径は５〜５００μｍ、好ましくは１００〜３００μｍ、さらに好ましくは２００〜３００μｍである。平均粒径が該範囲内にあると、高弾性であることから他の充填材料、特に無機繊維との間で圧縮充填時の応力を保存する板バネとしての機能が有効に働き、シャフト１１の熱膨張への追従性を更に高めることができるとともに、圧縮変形時の復元性を良好にする。
【００１９】
更に、後述するように、ディスクロール用基材は無機繊維等を含有するスラリー原料を成形し焼成して得られるが、このスラリー原料に例えば３５０〜５００℃で焼失する有機材料や４５０〜６００℃で焼失する無機材料等の焼成時に焼失する材料を配合することにより、ディスク材１２にこれらの材料に由来する空隙が形成され、圧縮変形をより効果的に起こすことが可能になる。ここで、３５０〜５００℃で焼失する有機材料としては、針葉樹パルプ等の天然繊維、ＰＥＴ繊維、アクリル繊維等の石化系合成繊維等の有機繊維や、デンプン、ＮＢＲエマルジョン、ＳＢＲエマルジョン、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン等の合成樹脂バインダー、ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機質粒子が挙げられる。また、４５０〜６００℃で焼失する無機材料としては、結晶性カーボン、非結晶性カーボンが挙げられ、何れも粒子状のもの、繊維状のものを使用できる。ディスク材１２における空隙率は３０〜７０容積％、更に好ましくは５０〜６５容量％が好ましく、スラリー原料中の有機繊維や有機バインダー等の配合量を調整する。
【００２０】
次に、本発明のディスクロールの製造方法に関して説明する。製造方法は、基本的には従来法に従うものであり、再び図１を参照して説明する。先ず、上記した無機繊維、粘土等の無機結合材、マイカ、有機繊維、有機バインダー等を含む水性スラリーを板状に成形し、乾燥、焼成してディスクロール用基材を得る。このとき、抄造法を用いることが効率的で好ましい。即ち、水性スラリーを抄造機にて板状に成形し、乾燥、焼成する。尚、ディスクロール用基材の厚さは適宜設定することができ、従来と同程度で構わず、２〜１０ｍｍが一般的である。
【００２１】
次いで、ディスクロール用基材からリング状のディスク材１２を打ち抜き、このディスク材１２を複数枚、金属製（例えば鉄製）のシャフト１１に嵌挿してロール状の積層物とし、両端に配したフランジ１３を介して両端から全体を加圧してディスク材１２に若干の圧縮を加えた状態でナット１５等で固定する。そして、所定のロール径となるようにディスク材１２の外周面を研削することにより、ディスロール１０が得られる。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００２３】
（実施例１〜９、比較例１〜３）
表１に示した原料を配合した水性スラリーを調製し、通常の抄造法により成形、乾燥、焼成して１００ｍｍ×１００ｍｍ×６ｍｍのディスクロール用基材を得た。得られた各ディスクロール用基材の充填密度及び空隙率を測定した。結果を表１に併記する。
【００２４】
また、各ディスクロール用基材から、外径８０ｍｍ、内径３０ｍｍのディスク材を打ち抜き、直径３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの鉄製シャフトに嵌挿し、図１に示すような円柱状のディスクロールを作製した。そして、このディスクロールを図３に示すように、シャフト１１の両端を架台５０で支持し、ディスク材１２からなる搬送面に圧縮子６０により１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重を１ｍｍ／分で加え、そのときの圧縮変形率を測定した。結果を表１に併記する。
【００２５】
更に、各ディスクロール用基材を用いて同様のディスクロールを作製し、図２に示す板ガラス製造装置に組み込み、板ガラスの作製を試みた。そして、得られた板ガラスの表面を観察し、傷の有無を確認した。結果を表１に併記する。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１から、本発明に従い、圧縮変形率が０．０５〜０．３ｍｍのディスクロールを用いることにより、表面に傷の無い、高品質の板ガラスが得られることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低充填密度であるにもかかわらず、耐熱性や耐久性に優れ、適度の柔軟性を有し、長寿命で、特に大面積の高品位板ガラスの製造に適したディスクロールが提供される
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディスクロールの一例を示す概略図である。
【図２】図１に示すディスクロールの一使用例（板ガラス製造装置）を示す概略図である。
【図３】実施例において圧縮変形率の測定に用いた装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０ディスクロール
１１金属製シャフト
１２ディスク材
１３フランジ
１５ナット
５０架台
６０圧縮子
１００板ガラス製造装置
１０１溶融炉
１０２スリット
１１０帯状ガラス溶融物

Claims

回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールにおいて、
前記ディスク材が、１０ｋｇｆ／ｃｍの荷重に対する圧縮変形率が０．０５〜０．３ｍｍであることを特徴とするディスクロール。
ディスク材が、無機繊維をディスク材全量の２０〜４０質量％含有し、かつ３０〜７０容量％の空隙を有することを特徴とする請求項１記載のディスクロール。
ディスク材が、マイカをディスク材全量の２０〜５０質量％含有することを特徴とする請求項１または２に記載のディスクロール。
回転軸にリング状のディスク材を複数枚嵌挿させ、前記ディスク材の外周面により搬送面を形成してなるディスクロールの製造方法において、
無機繊維を２０〜４０質量％含有するスラリー原料を板状に成形してディスクロール用基材を得る工程と、前記ディスクロール用基材からディスク材を打ち抜く工程と、前記ディスク材を複数枚回転軸に嵌挿させ該ディスク材を固定する工程とを備えることを特徴とするディスクロールの製造方法。
ディスクロール基材を得る工程を抄造法により行うことを特徴とする請求項４記載のディスクロールの製造方法。
スラリー原料が、焼成もしくは使用中の加熱により焼失する材料を３〜１５質量％含有することを特徴とする請求項４または５記載のディスクロールの製造方法。